盾构饱和法开舱技术汇报材料.pptVIP

* * 四、压力计算与建膜技术 带压开舱技术 压缩空气 开舱技术 饱和法 开舱技术 压力计算 建立泥膜 开舱作业 医疗保障 切口泥水压力确定 气压 泥浆 泥水压力 主动土压力P2 地下水压力P1 气压 式中： P下、P2分别指接口水压力下限值、主动土压力 P1、P3分别指地下水压力、变动土压力 Ka为主动土压力系数 Cu土的粘聚力 泥膜的形成机理和泥水平衡 压力泥水通过泥膜对挖掘面土体产生支撑的平衡效果。这种动态的平衡就叫泥水平衡。 在压力作用下，泥水中的悬浮颗粒随着泥水渗入到开挖面土体颗粒空隙中，产生填充孔隙的阻塞和架桥效应，形成泥膜。 在盾构掘进中，盾构刀具不断地切削开挖面土体的过程，也是泥膜不断地被破坏和再建立的循环过程。不同的地质其泥浆配置不同，泥膜形成时间也各不相同。 土层级配与建膜关系 泥浆直接从土体中逸散 泥浆在开挖面形成稳定泥膜 土层有级配、泥浆要匹配 类型I——泥皮型泥膜 类型II——泥皮+渗透带型泥膜 类型III——没有形成泥膜 渗透泥膜的建膜速度快，对泥浆指标变化的敏感度低，适用于盾构掘进中开挖面的动态支护。缺点是泥浆滤量大。 泥膜类型 根据泥浆在土体中渗透的深度和密封效果，可分为：泥皮泥膜和渗透泥膜。 泥皮泥膜的建膜速度慢，密封性好，对泥浆指标变化的敏感度高，泥浆滤失量小，一般用于开挖面的静态支护。缺点是失水易开裂和剥落。 泥膜的气密性研究 带压作业泥膜的状态模拟 排水管 要求：气密性好； 滤失量小； 寿命长； 饱和法开舱作业的泥膜——复合泥膜 复合泥膜=渗透泥膜+泥皮泥膜 影响泥膜质量的因素： 地层细微颗粒含量； 泥浆比重； 泥浆粘度； 泥浆触变比（静切力/动切力) ； 压差； 滤失量； 复合泥膜的关键技术 复合泥膜 界面压差1 泥浆颗粒级配 地层级配 泥皮泥膜 渗透泥膜 高指标泥浆 界面压差2 满足开舱作业的泥膜形态 五、饱和法开舱技术 压缩空气开舱技术 常压区 0.61～0.64MPa 压力区 泥水舱 人闸舱 气泡舱 压缩空气开舱技术存在的弊端： 超过压缩空气开舱技术限于6.0bar的极限； 每班次压气作业均须执行加压和减压至常压的程序，每班次的有效工作时间仅为20～25min，而减压总时间大于180min，工作效率低下，极大的影响工程进度； 工作期间，多次执行减压程序，减压病发病率较高，危害进舱人员身体健康； 进舱人员呼吸压缩空气，呼吸气体密度增加，呼吸阻力增大，工作能力下降；压缩空气中氮气的麻醉作用，导致进舱人员风险意识和判断能力严重降低，容易出现人身伤害事故。 盾构饱和法开舱作业工艺原理 当体内与外界的中性气体分压达到平衡即饱和，人体将不再吸收中性气体的带压作业方式叫饱和带压作业。 穿梭舱与生活舱分离 穿梭舱运输 穿梭舱与盾构舱对接 泥水舱 人闸舱 气压舱 地面生活舱 氦氧饱和气体 0.65MPa 盾构饱和法开舱作业工艺原理 穿梭舱 0.56MPa 人工配置混合气体： (5% O2 / 75% He / 20%N2) 盾构饱和法开舱技术的优点 避免了常规带压开舱每次作业都需要加压、减压的问题，使得舱内工作时间大大延长。 在岩石地层磨损严重、维修工作量大、压气维修持续时间较长时，饱和法开舱技术能大幅度减少停机换刀作业时间，加快工程进度。 作业人员呼吸专用的压缩氦氧混合气体，既降低作业人员呼吸阻力，又避免了氮麻醉情况的发生。 生活舱及生活舱控制室 穿梭舱 人闸舱 穿梭舱运至隧道 起吊穿梭舱 行走轨道铺设 穿梭舱在轨道上的运行 穿梭舱横移并与拼装机吊臂连接 通过拼装机旋转吊运穿梭舱 穿梭舱与人闸舱对接 六、饱和法开舱技术应用实例 第513环饱和法开舱换刀实例 513环盾构开挖面地层分布图 9m 砂卵石层 卵砾石层 砂层 泥浆液面 开挖面空气压力为0.61MPa 暴露在空气中的泥膜 面积高达110.71㎡ 0.61MPa压力状态下开挖面泥膜实景 冲掉泥皮后的渗透泥膜 泥皮泥膜 复合泥膜原状 复合泥膜现场检测 开挖面 刀盘 滚刀 泥皮厚度检测 顶部泥膜状态 0.61MPa压力状态下带压作业实景 人员进仓 新滚刀安装 滚刀磨损检查 旧滚刀拆卸 旧滚刀搬运 拆出的旧滚刀 南京纬三路过江通道工程N线隧道盾构段全长约3564m，共计1782环，粉砂岩段总计505m。S线隧道盾构段全长